It is very important that the confinement of a spent fuel storage systems is maintained because if the confinement is damaged, the gaseous radioactive material inside the storage cask can leak out and have a radiological impact on the surrounding public. For this reason, leakage rate tests using helium are required for certificate of compliance (CoC) and fabrication inspections of spent fuel storage cask. For transport cask, the allowable leakage rate can be calculated according to the standardized scenario presented by the IAEA. However, for storage cask, the allowable leakage rate is determined by the canister, facility, and site specific information, so it is difficult to establish a standardized leakage rate criterion. Therefore, this study aims to establish a system that can derive system-specific leakage test criteria that can be used for leakage test of actual storage systems. First, the variables that can affect the allowable leakage rate for normal and accident conditions were derived. Unlike transportation systems, for storage systems, the dose from the shielding analysis and the dose from the confinement analysis are summed up to determine whether the dose standard is satisfied, and even the dose from the existing nuclear facilities is summed up during normal operation condition. For this reason, the target dose is used as an input variable when calculating the allowable leakage rate for the storage system. In addition, the main variables are the distance from the boundary of the exclusive area, the number of cask, the inventory of nuclide material in the cask, the free volume, and the internal and external pressure. Utilizing domestic and US NRC guidelines, we derived basic recommended values for the selected variables. The GASPARII computer code that can evaluate the dose to the public under normal operating conditions was utilized. Using the above variables, the allowable leakage rate is calculated and converted to the allowable criteria for helium leakage rate test. The developed system was used to calculate the allowable leakage rate for normal and accident conditions for a hypothetical storage system. The leakage rate criteria calculation system developed in this study can be useful for CoC and fabrication inspections of storage systems in the future, and a GUI-based program will be built for user convenience.

Given the situation in the Republic of Korea that all nuclear power plants are located at the seaside, the interim storage facility is also likely to be located at seaside and the maritime transportation of Spent Nuclear Fuel is considered inevitable. The Republic of Korea does not have an independently developed maritime transportation risk assessment code, and no research has been conducted to evaluate the release rate of radionuclides from a submerged transportation cask in the sea. Therefore, there is a need to develop a technology that can assess the impact of immersion accidents and establish a regulatory framework for maritime transportation accidents. The release rate of radionuclides should be calculated from the flow rate through a flow path in the breached containment boundary. According to the cask design criteria, it is anticipated that even under severe accident conditions, the flow path size will be very small. Previous studies have evaluated fluid flow passing through micro-scale channel by integrating internal and external flows within and around a transport cask. As part of the evaluation, a comprehensive “Full-Field Model” incorporating external flow fields and a localized “Local-Field Model” with micro-scale flow paths were constructed. Sub-modeling techniques were employed to couple the flow field calculated by the two models. The aforementioned approach is utilized to conduct the evaluation of fluid flow passing through micro-scale flow paths. This study aims to evaluate fluid flow passing through micro-scale flow paths using the aforementioned CFD (Computational Fluid Dynamics) method and aims to code the findings. The Gaussian Process Regression technique, a machine learning model, is utilized for developing a mathematical metamodel. The selected input parameters for coding are organized and their respective impacts are analyzed. The range of these selected parameters is tailored to suit domestic environments, and computational experiments are planned through Design of Experiments. The flow path size is included as an input parameter in the coded model. In cases where the flow path size becomes extremely small, making it impractical to use CFD techniques for calculations, Poiseuille’s law is employed to calculate the release rate. In this study, a model is developed to evaluate the release rate of radionuclides using CFD and mathematical equations covering the whole possible range of flow path size in a lost cask in the deep sea. The model will be used in the development of a maritime transportation risk assessment code suitable for the situation and environment in Korea.

Since the time to consider when evaluating leakage of spent fuel dry storage systems is very long, assumptions that continue to leak at the initial leakage rate are too conservative. Therefore, this study developed a dynamic methodology to calculate the change in leakage rate using time-varying variables and apply it to calculate the amount of radioactive leakage during the evaluation period. The developed dynamic methodology was then applied to calculate the leakage radiation source term for a hypothetical dry storage system and used to perform a public dose assessment. When applying the developed dynamic leakage rate evaluation methodology for more accurate confinement evaluation in case of containment damage of dry storage system, it was found that the change of leak rate with time is very insignificant if the hole diameter is small enough, and the leak rate decreases rapidly with time when a hole with a certain diameter or larger occurs. In the case of the accident condition, except when the hole is very large, it corresponds to the chocked flow condition, and the leak rate decreases rapidly as soon as the internal pressure is sufficiently lowered to enter the molecular and continuum flow region. In the case of a small hole diameter, the leakage volume is very small, so even if the dynamic methodology is applied, the evaluation results are not different from the case where the initial leakage rate continues, and when the hole diameter exceeds a certain value, the internal pressure drops according to the leakage volume, and the leakage rate decreases significantly. As a result of evaluating the dose to residents by applying the calculated radiation source term, it was confirmed that the dose criteria was exceeded when a hole with a diameter of about 4 μm occurred under off-normal conditions, and the dose standard was exceeded under accident conditions when a chocked flow occurred between the diameter of the hole and 2-3 μm, resulting in a rapid increase in the dose. The results of this study are expected to contribute to a more accurate evaluation of the confinement performance of storage systems, which will contribute to the design of optimal dry storage systems.

지중관수에 의한 밭작물의 농업용수는 30%이상 절감되고 가용용수량도 지표면 관수에 비해 2배 이상의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이것은 수분을 지중에 공급하므로 증발산으로 인한 손실을 줄일 뿐만 아니라 지중의 확산 체적을 넓혀 지표면에 비해 수분공급 효과를 높일 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라 관수 노동력도 절감되므로 최근 지중관수 장치의 보급이 확산되고 있는 추세이다. 그러나 우리나라는 아직까지 지중관수 장치가 개발되지 않아 농민들은 수입품 자재에 의존하고 있는 실정이다. 지중관수 장치는 3가지 중요한 기능을 가지고 있다. 첫 번째는 공급압력 100-400 kPa 사이에 유량 오차가 5-10% 범위에서 균등해야 하고, 두 번째는 토양속에서 수분을 공급하므로 뿌리가 토출구 속으로 들어가 내부의 관수구가 막히지 않아야 한다. 세 번째는 용수 공급을 중단했을 때, 관수구에서 누수가 되지 않도록 설계⋅제작되어야 한다. 또한 지중에 수분을 공급하므로 지표면 관수와 달리 이상 유무에 대해 확인하기 어려운 점이 있기 때문에 장치의 신뢰성이 높아야 한다. 따라서 지중관수 장치의 핵심은 3가지 기능을 가진 드리퍼의 개발이 우선되어야 가능하다. 유량의 균등성을 유지하는 것은 드리퍼 내부에 압력보상 기술(pressure compensation technology)에 의해 좌우된다. 드리퍼는 outer, lower insert 및 upper insert의 구성요소로 이루어져 있고, 내부에 압력조정 기능 즉, 밸브의 역할을 하는 실리콘이 내장되어 있다. 드리퍼가 유량 균등성, 뿌리 막힘 및 역류방지 기능을 수행하기 위해서 약 10가지의 설계변수를 고려해야 한다. 특히 드리퍼에서 유량이 가장 먼저 통과하는 outer의 원추 높이와 실리콘 경도는 유량 균등성에 미치는 영향이 가장 클 뿐만 아니라 공급유량의 중지 시에는 역류방지의 기능도 동시에 하게 된다. 본 연구에서 개발된 지중관수용 드리퍼의 유량 균등성은 95%를 목표로 하였다. 또한 국내서 개발한 4종의 개발품과 2종의 해외 제품을 대상으로 뿌리 침투 장면도 확인하였고, 역류 방지기능에 대해서는 관수중단점 압력 29 kPa에서 관수가 중단되는 것으로 나타나 성능이 우수한 것으로 판단되었다.

국내 주요 사회기반시설의 70% 이상이 철근콘크리트 구조물로 구성되어 있다. 최근 다양한 사회적ㆍ환경적 변화로 인한 내하력 저하 및 노후화 진행이 발생됨에 따라 섬유강화 복합소재(FRP)를 활용한 유지보수 수요 및 비용이 급격히 증가되 고 있다. 이에 따라 보다 경제적이고 효율적으로 FRP 보강재를 활용함에 있어서 성능을 예측할 수 있는 방법이 요구된다. 본 연구에서는 CFRPㆍBFRP 복합재료를 실험 대상으로 선정하고 성능을 결정하는 주요 인자인 섬유/수지 함침률을 54.3%, 43.9%, 39% 3가지로 분류하여 성능을 평가하고 이를 활용하여 FRP의 성능을 예측할 수 있는 모델식을 개발하고자 하였다. 매개변수에 따른 성능평가 결과, 두 섬유 모두 함침률이 낮아질수록 재료성능 또한 감소되는 것이 확인되었으며, 특히 BFRP의 경우 39%의 함침률에서 감소폭이 CFRP 대비 더 큰 것으로 나타났다. 실험 결과와 기존의 예측 모델식과의 성능 비교를 통해 약 15%의 오 차가 나타나는 것을 확인하였으며, 이에 따른 보정계수를 산정하여 예측 모델식을 재정립하였다.

본 연구의 목적은 심박 측정용 기기 및 의류에 있어 배터리 충전 및 기기의 부피감으로 인한 불편함을 개선하고, 사용자 편의성을 고려하여 목적에 따른 심박 측정을 가능케 하는 심박 측정용 스마트 의류 시스템을 개발하고자 하였다. 심박 측정 기기는 2가지 타입으로 모듈화되어 개발되었으며, 탈부착을 통해 목적형 및 지속적 심박 측정이 가능하도록 구성하였다. 목적형 심박측정 기기는 NFC(Near Field Communication), 심박 센서를 내장하고 필요시에 스마트 폰 태깅을 통해 심박 측정이 가능하게 하는 의류에 부착된 타입으로 개발되었으며, 지속형 심박 측정 기기는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 및 배터리를 내장하여 목적형 기기와 결합을 통해 통신 및 전원을 지원, 지속적으로 심박 측정이 가능한 시스템으로 구성되었다. 심박 측정을 위한 섬유 전극은 은사 기반의 편물 전극으로, 심박 측정에 용이하도록 대흉근 아래에 위치하도록 디자인되었으며, 목적형 심박측정 기기가 전극과 연결되도록 구성되었다. 연동 되는 어플리케이션은 사용자 경험요소, 주요기능 및 사용편의성 등을 고려하여 개발되었으며, 사용성 향상을 위하여 스마트 폰 태깅을 통해 자동 동기화가 되도록 개발되었다. 본 연구에서 개발된 심박측정 스마트 의류 시스템의 심박측정 정확도를 평가하기 위하여, 10명의 20대 남성 피험자를 대상으로 2단계의 실험을 설계하고 진행하였으며, POLAR RS800을 통해 측정되는 신호를 기준 심박으로 비교·분석하였다. 그 결과, 목적형 스마트 의류 시스템의 평균 심박수는 85.37, 기준 기기 심박수는 87.03으로 96.73%의 정확도를 갖는 것으로 분석되었으며, T 값 –1.892 (p=.091)로 두 신호간의 유의한 차이는 없는 것으로 분석되었다. 지속형 스마트 의류 시스템의 평균 심박수는 86.00, 기준 기기 심박수 는 86.97로 97.16%의 정확도를 보였으며, T 값 –1.089(p=0.304)로 두 시스템 간의 측정 차이는 없는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 사용자의 목적에 따라 심박측정이 가능한 모듈형 스마트 의류 시스템을 개발하고 검증한 것에 의의가 있다. 또한, 모듈화 된 심박측정 의류 시스템 개발로 불필요한 기능으로 인한 가격 상승을 줄임으로써 이원화된 상품 기획의 가능성을 제시하였다.

작물의 생산량은 광합성과 밀접한 관계가 있으며, 광합성 속도는 다양한 환경 요인에 의해 변화한다. 광합성 속도는 작물의 생육 상태나 생육 속도를 판단하는 지표로 사용되며, 작물 재배 시설을 구축하는 데 고 려해야 하는 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 광도, CO2 농도 및 생육 단계에 의해 변화하는 로메인 상추 의 군락 광합성 속도 모델을 개발하는 것이다. 군락 광합성 속도는 정식 후 5, 10, 15, 20 일차에서 5단계의 CO2 농도(600-2,200μmol·mol-1)와 5단계의 광조건(60-340μmol·m-2·s-1)이 처리된 3개의 밀폐 아크릴 챔버(1.0 × 0.8 × 0.5m) 내에서 측정하였다. 먼저 세 가지 환경 요인을 사용하는 식들을 곱하여 만든 단순곱모델을 구성 하였다. 이와 동시에 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과, 단순곱 모델의 R2는 0.923이었으며, 수정 직각쌍곡선 모델의 R2는 0.941을 나타내었다. 따라서 수정 직각쌍곡선 모델 이 광도, CO2 농도, 생육 단계의 3 변수에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 데 더욱 적합한 것으로 판단하 였다. 본 연구에서 개발된 군락 광합성 모델은 식물공장에서 상추 재배를 위해 생육 단계별로 설정해야 할 최 적의 광도와 CO2 농도를 결정하는데 도움이 될 것으로 생각된다.

광도와 온도 같은 환경 요인에 의해 광합성 속도가 변화하기도 하며, 생육 시기에 따른 광합성 효율의 변화가 수반되기도 한다. 본 연구에서는 흑로메인 상추(Lactuca sativa L., Asia Heuk romaine)를 이용하여 광도와 온도, 생육 시기에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 두 모델을 구축하고 비교하는 것을 목표로 하였다. 군락 광합성은 정식 후 4, 7, 14, 21, 28 일차 상추를 아크릴 챔버(1.0 × 0.8 × 0.5m)에 넣어 측정하였으며, 이 때 챔버 내부의 온도는 19oC에서 28oC까지 변화시켰고 광원은 LED를 이용하여 50에서 500μmol·m-2·s-1까지 변화시키며 실험하였다. 챔버 내부의 초기 이산화탄소 농도는 2,000μmol·mol-1로 설정하였으며, 시간에 따른 이산화탄소 농도의 변화율을 이용하여 군락 광합성 속도를 계산하였다. 각 환경요인을 표현하는 3개 식을 곱하여 만든 단순곱 모델을 구성하였다. 이와 동시에 온도와 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕 턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정된 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과 단순곱 모델은 0.849의 R2 값을 나타내었으며, 수정된 직각쌍곡선 모델은 0.861의 R2 값을 나타내었다. 수정된 직각쌍곡선 모델이 단순곱 모델에 비해 환경 요인(광도, 온도), 생육 요인(생육 시기)에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는데 더욱 적합한 모델인 것으로 판단하였다.

In order to guarantee reliability of the environmental testing on defense systems, it is important to use test equipment that meets requirements of the related test standards. Especially with regard to the rain test method in MIL-STD-810G w/change 1, the latest standard, it has been highly needed to introduce a novel technique and system to provide droplet-size and precipitation-rate conditions. In this study, droplet-diameter spectra of various nozzles were measured by a high-speed camera. Then, a pair of nozzles were selected based on the experimental results showing the spectra lie within the range from 0.5 mm to 4.5 mm, as suggested in the rain test method. Also, the flow-precipitation rate calibration system was developed to precisely correlate the precipitation rate measured in the chamber and the flow rate into the nozzle bank. In conclusion, the rain test equipment has been successfully developed fulfilling the requirements of the test standard.

Waterborne infectious disease is induced by several pathogenic microbes such as bacteria, viruses and protozoans, and the cases caused by viral infection is currently increasing. Water treatment process could reduce the number of virus in the water, but there were many difficulties to completely remove the virus particles from water. Therefore, the membrane separation technology which was reported to effectively remove pollutants from raw water has attracted increasing attention and demand. Since its efficiency has been introduced, demands for evaluation method toward the membrane filtration process are increasing. However, progression of the method development is slow due to the difficulties in cultivation of several waterborne viruses from animal models or cell culture system. To overcome the difficulties, we used adenovirus, one of the commonly isolated pathogenic waterborne viruses which can grow in cell culture system in vitro. The adenovirus used in this study was identified as human adenovirus C strain. The adenovirus was spiked in the raw water and passed through the microfiltration membrane produced by Econity, a Korean membrane company, and then the viral removal rate was evaluated by real-time PCR. In the results, the amount of virus in the filtered water was decreased approximately by 5 log scale. Because coagulant treatment has been known to reduce filtering function of the membrane by inducing fouling, we also investigated whether there was any interference of coagulant. In the results, we confirmed that coagulant treatment did not show significant interference on microfiltration membrane. In this study, we found that waterborne virus can be effectively removed by membrane filtration system. In particular, here we also suggest that real-time PCR method can rapidly, sensitively and quantitatively evaluate the removal rate of virus. These results may provide a standard method to qualifying membrane filtration processes.

The development and fitness of insects depend on the temperature to which they are exposed. The thermal windows are defined as the temperature range between the minimum and maximum rate of development for individual species. The intrinsic optimal temperature for development proposed by Ikemoto is one of important factors that determine the fitness of optimum life history. The temperature requirements for development of 65 species from five orders of insects was obtained from several journals. The minimum and maximum rate of development was estimated using empirical models. The temperature tolerance range of enzyme activation was estimated using Shape-Schoolfield-Ikemoto (SSI) model. The mean and range of intrinsic optimal temperature were 20.89°C and 15.7~27.7°C. The mean intrinsic optimal temperatures of Hemiptera and Endopterygota (Coleoptera, Diptera, Hymenoptera and Lepidoptera) were 20.97°C and 20.71°C. The mean and range of thermal windows were 25.59°C and 16.69~36.13°C. The mean thermal windows of Hemiptera and Endopterygota were 25.53°C and 25.62°C. also not much different. Each species of insects had a limited temperature range for development. It is needed further studies for understanding the ecological, physiological and evolutionary response of insects to their thermal environments.

본 논문에서는 재료 점소성-손상모델을 기반으로 한 피로균열 진전속도(FCGR) 전산 평가법을 제안한다. 7% 니켈강 재료 거동을 모사하는 점소성-손상모델을 소개하고, 이의 유한요소해석 플랫폼에의 적용을 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS에서 제공하는 사용자 정의 재료 서브루틴(UMAT)에 재료모델을 탑재하였다. 개발 UMAT의 검증을 위해 7% 니켈강 재료 인장시험 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 재료정수를 획득하였다. 또한, 피로하중에 따른 손상해석에 있어 계산 시간 단축을 위한 jump-in-cycles 과정과 임계 손상 값 조정 및 피로 예비 균열 시뮬레이션을 수행하였고 이들 과정을 개발 UMAT에 탑재하여 해석을 수행하였다. 개발 UMAT을 활용하여 7% 니켈강의 상온 FCGR 테스트 시뮬레이션을 수행하였으며, 균열길이(a)와 주기 수(number of cycles)의 관계 및 1 cycle 당 균열성장량(da/dN)과 응력확대계수 진폭(ΔK)의 관계 등의 결과를 실험결과와 비교하여 검증하였다.

The purpose of this study was to examine the effect of growing stages of the Korean Native Striped Bull (KNSB) on the freezability and fertility of frozen-thawed semen. First, we investigated the total motility (TM) and progressive motility (PM) according to the diluent used for semen freezing. Second, we examined the effect of the age of KNSB on semen volume, TM and PM of fresh and frozen-thawed semen. Third, we examined the effect of frozen semen from the different age of KNSB on the fertilization rate, and the artificial insemination pregnancy rate. The diluents used in this experiment were Triladyl and Tris-egg yolk extender (EYE). Semen was collected from 5 KNSB in the growing stage (15 months) and 5 adult KNSB (36 months). When Triladyl or Tris-EYE extender was used for semen freezing, there was no difference of the mean TM and the mean PM. However, the mean TM was significantly higher in Bull No. 1885 than Bull No. 4283 ( <0.05). The mean volume of semen collected from the 15-month-old bulls (2.3 ml) was significantly lower ( <0.05) than that from the 36-month-old bulls (5.0 ml). The mean semen concentration was similar for the 15-month-old ( spermatozoa/ml) and 36-month-old ( spermatozoa/ml) bulls. For the 15-month-old and 36-month-old bulls, the mean TM of fresh semen were 93.7% and 88.3%, respectively, and the mean PM were 97.0% and 88.3%, respectively; the 15-month-old bulls showed a particularly high PM ( <0.05). For the 15-month-old and 36-month-old bulls, the mean TM (56.0% and 58.0%, respectively) and the mean PM (64.0% and 70.7%, respectively) of frozen-thawed semen did not differ. The development rates of embryos after fertilization and the pregnancy rate after artificial insemination using frozen-thawed semen did not differ according to the bull's age. In summary, semen volume differed according to the bull's age, but semen concentration and survival rate, the fertilization rate, and the pregnancy rate did not differ according to the stripe bull's age. Accordingly, semen from bulls in the growing stage can be collected and frozen for the preservation and multiplication of rare livestock.

본 연구는 도로연장측면에서 본선에 비해 상대적으로 연결로에서 발생하는 사고빈도가 높고, 교통사고가 증가하는 추세인 고속도로 연결로의 교통사고 예측모형의 개발에 초점을 두었다. 연결로 유형별(직결, 준직결, 루프)로 통계적으로 유의한 사고인자를 선정하고, 사고율과의 관계가 비선형 임을 분석하여 변수를 변형(Variables Transformation)하여 All possible 방식으로 예측모형을 개발하고, 통계적 진단 및 검증을 거쳐 유의성을 확인하였으며 이에 기존 개발 모형에 비해 예측력이 더욱 우수한 결과를 보였다. 개발된 사고예측모형은 보다 비용면에서 효율적이고, 안전한 트럼펫형 IC 연결로의 설계와 연결로 교통사고 원인분석에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.